(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
データ通信方法であって、該方法は、
情報のデータパケットを有する送信者ノードを提供する工程を備え、前記データパケットは、少なくとも一つの第１フィールド及び少なくとも一つの第２フィールドを含み、前記第２フィールドは、少なくとも前記少なくとも一つの第１フィールドの実際のコンテンツに応じたコンテンツを有し、
前記方法は、さらに、
前記送信者ノードから受信者ノードへと前記データパケットの前記第２フィールドのコンテンツを送信する工程と、
前記データパケットの前記第１フィールドの実際のコンテンツを予測する工程であって、前記受信者ノードによって実行される工程と、
前記第１フィールドのコンテンツに基づいて、前記データパケットの前記第２フィールドの前記予測する工程により予測された前記コンテンツを前記受信者ノードによって計算する工程と、
前記予測する工程により予測された前記第１フィールドのコンテンツが、前記第１フィールドの前記実際のコンテンツと同一であるかどうかを、前記受信者ノードによって確認する工程を備え、前記確認する工程は、前記第２フィールドの前記計算されたコンテンツを、前記受信者ノードによって前記第２フィールドの前記送信されたコンテンツと比較する工程を含んでなる
ことを特徴とする、方法。
【請求項２】
前記データパケットの前記第２フィールドの前記コンテンツは、前記受信者ノードにより受信される前に、前記受信者ノードは、前記データパケットの前記第１フィールドの前記実際のコンテンツを予測することを特徴とする、請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記第２フィールドの前記送信されたコンテンツが前記受信者ノードにより受信される前に、前記第２フィールドの前記コンテンツが前記受信者ノードによって計算されることを特徴とする、請求項２記載の方法。
【請求項４】
前記データパケットの前記第１フィールドの前記実際のコンテンツの前記予測は、以前の通信の受信者ノード、参照テーブル及び式による少なくとも１つの知識に基づいており、前記以前の通信の受信者ノード、参照テーブル及び式による少なくとも１つの知識が前記受信者ノードに格納されていることを特徴とする、請求項１記載の方法。
【請求項５】
前記第２フィールドの前記コンテンツは、ＭＡＣおよびＭＩＣのいずれかを備えることを特徴とする、請求項１記載の方法。
【請求項６】
前記第１フィールドの前記実際のコンテンツは、ペイロードを備え、前記第１フィールドの前記予測されたコンテンツは、ペイロードを備えることを特徴とする、請求項１記載の方法。
【請求項７】
前記第２フィールドの前記計算されたコンテンツは、前記第２フィールドの前記送信されたコンテンツに一致する場合、前記第１フィールドの前記予測されたコンテンツは、前記第１フィールドの前記実際のコンテンツと同一であることが確認されるのを特徴とする、請求項１記載の方法。
【請求項８】
前記第１フィールドの前記実際のコンテンツは、  前記送信者ノードから前記受信者ノードへと送信されないことを特徴とする、請求項１記載の方法。
【請求項９】
データ通信方法であって、該方法は、
実際のペイロード及びＭＡＣを含むデータパケットを提供する工程と、
送信者ノードから受信者ノードへとＭＡＣを送信する工程と、
ＭＡＣが前記受信者ノードにより受信される前に、前記ペイロードを予測する工程であって、前記受信者ノードによって実行される工程と、
前記受信者ノードによって受信される前に、前記予測されたペイロードに基づいて、前記受信者ノードによって前記ＭＡＣの計算を実行する工程を含み、
前記方法は、さらに、
前記予測されたペイロードが前記実際のペイロードと同一であるかどうかを、前記受信者ノードによって決定する工程を備え、
前記決定する工程は、前記受信者ノードによって前記計算されたＭＡＣを前記送信されたＭＡＣと比較する工程を含んでなる
ことを特徴とする、方法。
【請求項１０】
前記ペイロードの前記予測は、以前の通信の受信者ノード、参照テーブル、及び式による知識の少なくとも１つに基づいており、前記以前の通信の受信者ノード、参照テーブル、及び式による知識の少なくとも１つが前記受信者ノードに格納されていることを特徴とする、請求項９記載の方法。
【請求項１１】
前記計算されたＭＡＣは前記送信されたＭＡＣと一致する場合、前記予測されたペイロードは前記実際のペイロードと同一であることを特徴とする、請求項９記載の方法。
【請求項１２】
前記実際のペイロードは、前記送信者ノードから前記受信者ノードへと送信されないことを特徴とする、請求項９記載の方法。
【請求項１３】
前記送信者ノード及び前記受信者ノードは、時間ドメインにおいて、同期されることを特徴とする、請求項９記載の方法。
【請求項１４】
データ通信方法であって、該方法は、
情報のデータパケットを有する送信者ノードを提供する工程を備え、前記データパケットは、第１フィールドと第２フィールドの少なくとも１を含み、前記第２フィールドは、少なくとも１の第１フィールドの実際のコンテンツに応じたコンテンツを有し、
前記方法は、さらに、
前記送信者ノードから受信者ノードへと前記データパケットの前記第２フィールドの前記コンテンツを送信する工程と、
前記データパケットの前記第２フィールドの前記コンテンツが、前記受信者ノードにより受信される前に、前記データパケットの前記第１フィールドの前記実際のコンテンツを予測する工程であって、前記予測は、以前の通信の前記受信者ノード、参照テーブル及び式による少なくとも１つの知識に基づいており、前記以前の通信の前記受信者ノード、参照テーブル及び式による少なくとも１つの知識が前記受信者ノードに格納されてなる工程を含み、
前記方法は、さらに、
前記予測する工程によって予測された前記第１フィールドのコンテンツに基づき、前記データパケットの前記第２フィールドの前記コンテンツを、前記受信者ノードにより計算する工程であって、前記第２フィールドの前記コンテンツは、前記第２フィールドの前記送信されたコンテンツが前記受信者ノードにより受信される前に計算される工程を含み、
前記方法は、さらに、
前記第１フィールドの前記予測されたコンテンツは、前記第１フィールドの前記実際のコンテンツと同一であることを、前記受信者ノードによって確認する工程を備え、前記確認する工程は、前記第２フィールドの前記計算されたコンテンツと、前記第２フィールドの前記送信されたコンテンツを、記受信者ノードによって比較する工程を含んでなる
ことを特徴とする、方法。
【請求項１５】
前記第２フィールドの前記コンテンツは、ＭＡＣ及びＭＩＣのいずれかを備えることを特徴とする、請求項１４記載の方法。
【請求項１６】
前記第１フィールドの前記実際のコンテンツは、ペイロードを備え、前記第１フィールドの前記予測されたコンテンツは、ペイロードを備えることを特徴とする、請求項１４記載の方法。
【請求項１７】
前記第２フィールドの前記計算されたコンテンツが、前記第２フィールドの前記送信されたコンテンツと一致する場合、前記第１フィールドの前記予測されたコンテンツは、前記第１フィールドの前記実際のコンテンツと同一であるかどうか確認されることを特徴とする、請求項１４記載の方法。
【請求項１８】
前記第１フィールドの前記実際のコンテンツは、前記送信者ノードから前記受信者ノードへと送信されないことを特徴とする、請求項１４記載の方法。
【請求項１９】
前記送信者ノードと前記受信者ノードは、前記時間ドメインにおいて同期されることを特徴とする、請求項１４記載の方法。
【請求項２０】
前記送信者ノードと前記受信者ノードが配されるネットワークの適切な機能を、確認及びモニタの１を行うために、前記データパケットは、前記送信者ノードと前記受信者ノードの間を定期的に交換する制御パケットを備えることを特徴とする、請求項１４記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
著作権表示
この文献の一部分は著作権保護の対象となる。著作権所有者は、米国特許庁で入手可能となるが、特許文書の複製には反対しない。しかしながら、著作権所有者は、本明細書及び図面において記載されるソフトウェアの全ての著作権を有する。以下の通知は、本明細書に記載及び説明されるソフトウェアに適用される:著作権（ｃ）2008、Robert Bosch GmbH 著作権所有。
【０００２】
１． 本発明の技術分野
本発明は、無線通信の方法に関し、特に、本発明は、認証情報を用いた無線通信の方法に関する。
【０００３】
２．関連技術の説明
多くの無線ネットワークは、ネットワーク運用を確実にするために、認証メカニズムを用いる。データの機密性及びセキュリティは、すべての通信システムに重要である。課題の１つは、メッセージが送付されてくると考えられる実際の正当な送信者により、メッセージが送信されていることを確実にし、確認することである。この問題は、全ての通信が実際のところ送信される無線ネットワークではさらに難しい。したがって、ほとんどの無線ネットワークは認証メカニズムを配する。これらの認証メカニズムにおいて、認証情報は、セキュリティキーを使用するオリジナルメッセージに由来する。
一般的にメッセージ認証コード（MAC)又はメッセージ完全性符号（MIC)として一般的に呼ばれる認証メッセージは、パケットの一部として付され、無線チャネルを介して送信される。
【０００４】
ＭＡＣはメッセージを認証する短い情報である。ＭＡＣアルゴリズムは、入力としての秘密鍵と、認証すべき任意長のメッセージを受け取る。ＭＡＣアルゴリズムはMAC値を出力し、該ＭＡＣ値は、タグと呼ばれることもある。ＭＡＣ値は、秘密鍵を有する検証者がメッセージの内容の変化を検出できるようにして、データの完全性とメッセージ認証の両方を保護する。ＭＩＣは、操作において秘密鍵を使わない点がＭＡＣと異なる。
【０００５】
データペイロード及びセキュリティ強度の要求に基づき、ＭＡＣ長は異なる。例えば、ＩＥＥＥ８０２．１５．４において、ＭＩＣは４、８又は１６バイトである。
【０００６】
他方で、無線ネットワークは、セキュリティを考慮に入れることに加え、エネルギー消費及び帯域幅割当などといった、他の制約の下で作動する。これらの課題は、例えば、ビルのセキュリティ、産業制御及び自動車ネットワーク等の低データ速度、バッテリー駆動の時間制約下のアプリケーションの無線ネットワークでは、さらにより重大である。無線ネットワークにおいて、データ通信は、エネルギーの大部分を消費するので、データ通信容量（パケットサイズ）を減少させることで、エネルギー効率を増加させることが望ましい。
【０００７】
従来技術により開示又は示唆もされていない内容は、認証が確実に行われるが、エネルギー消費と帯域幅要件は低水準のままである無線通信の方法である。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、ペイロードデータが認証情報から得られることで、他のペイロードデータ通信の容量を減少させる無線通信の方法を提供する。認証情報は無線ネットワークにおいて利用され、次に、ネットワーク帯域利用及びネットワーク寿命を増加させるデータ通信容量を減少させる。
【０００９】
本発明は、１つの態様において、データ通信方法を提供し、該方法は、
情報のデータパケットを有する送信者ノードを提供する工程を備え、前記データパケットは、少なくとも一つの第１フィールド及び少なくとも一つの第２フィールドを含み、前記第２フィールドは、少なくとも前記少なくとも一つの第１フィールドの実際のコンテンツに応じたコンテンツを有し、
前記方法は、さらに、
前記送信者ノードから受信者ノードへと前記データパケットの前記第２フィールドのコンテンツを送信する工程と、
前記データパケットの前記第１フィールドの実際のコンテンツを予測する工程であって、前記受信者ノードによって実行される工程と、
前記第１フィールドのコンテンツに基づいて、前記データパケットの前記第２フィールドの前記予測する工程により予測された前記コンテンツを前記受信者ノードによって計算する工程と、
前記予測する工程により予測された前記第１フィールドのコンテンツが、前記第１フィールドの前記実際のコンテンツと同一であるかどうかを、前記受信者ノードによって確認する工程を備え、前記確認する工程は、前記第２フィールドの前記計算されたコンテンツを、前記受信者ノードによって前記第２フィールドの前記送信されたコンテンツと比較する工程を含んでなる
ことを特徴とする。
【００１０】
本発明は、もうひとつ別の態様において、データ通信方法を含み、該方法は、
実際のペイロード及びＭＡＣを含むデータパケットを提供する工程と、
送信者ノードから受信者ノードへとＭＡＣを送信する工程と、
ＭＡＣが前記受信者ノードにより受信される前に、前記ペイロードを予測する工程であって、前記受信者ノードによって実行される工程と、
前記受信者ノードによって受信される前に、前記予測されたペイロードに基づいて、前記受信者ノードによって前記ＭＡＣの計算を実行する工程を含み、
前記方法は、さらに、
前記予測されたペイロードが前記実際のペイロードと同一であるかどうかを、前記受信者ノードによって決定する工程を備え、
前記決定する工程は、前記受信者ノードによって前記計算されたＭＡＣを前記送信されたＭＡＣと比較する工程を含む。
【００１１】
本発明は、さらにもう１つ別の形態において、データ通信方法であって、該方法は、
情報のデータパケットを有する送信者ノードを提供する工程を備え、前記データパケットは、第１フィールドと第２フィールドの少なくとも１を含み、前記第２フィールドは、少なくとも１の第１フィールドの実際のコンテンツに応じたコンテンツを有し、
前記方法は、さらに、
前記送信者ノードから受信者ノードへと前記データパケットの前記第２フィールドの前記コンテンツを送信する工程と、
前記データパケットの前記第２フィールドの前記コンテンツが、前記受信者ノードにより受信される前に、前記データパケットの前記第１フィールドの前記実際のコンテンツを予測する工程であって、前記予測は、以前の通信の前記受信者ノード、参照テーブル及び式による少なくとも１つの知識に基づいており、前記以前の通信の前記受信者ノード、参照テーブル及び式による少なくとも１つの知識が前記受信者ノードに格納されてなる工程を含み、
前記方法は、さらに、
前記予測する工程によって予測された前記第１フィールドのコンテンツに基づき、前記データパケットの前記第２フィールドの前記コンテンツを、前記受信者ノードにより計算する工程であって、前記第２フィールドの前記コンテンツは、前記第２フィールドの前記送信されたコンテンツが前記受信者ノードにより受信される前に計算される工程を含み、
前記方法は、さらに、
前記第１フィールドの前記予測されたコンテンツは、前記第１フィールドの前記実際のコンテンツと同一であることを、前記受信者ノードによって確認する工程を備え、前記確認する工程は、前記第２フィールドの前記計算されたコンテンツと、前記第２フィールドの前記送信されたコンテンツを、記受信者ノードによって比較する工程を含んでなる
ことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の利点は、無線ネットワークでのデータ通信容量を減少させ、これにより、結果として、ネットワーク帯域利用及びネットワーク寿命を増加させるのと同様に、通信遅延及びエネルギー消費を減少させることである。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】図１は、本発明の方法での使用に適している無線システムの1つの実施形態のブロック図である。
【図２】図２は、本発明の方法の1つの実施形態に応じた時間ドメインでのフレームのフォーマットを示す図である。
【図３】図３は、本発明の方法の1つの実施形態に応じた時間ドメインでの制御データパケットのフォーマットを示す図である。
【図４】図４は、本発明の通信方法の１つの実施形態を示すフローチャートである。添付の図面とともに組み込まれる本発明の実施形態についての以下の記載を参照することで、本発明の上述された特徴及び目的、他の特徴及び目的、及びこれらを達成する方法は、より明確となり、よりよく理解される。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
添付の図面とともに組み込まれる本発明の実施形態についての以下の記載を参照することで、本発明の上述された特徴及び目的、他の特徴及び目的、及びこれらを達成する方法は、より明確となり、よりよく理解される。対応する参照文字は、いくつかの図の全体にわたって対応部位を示す。本明細書に提示される例示は、いくつかの形態における本発明の実施形態を示し、以下に開示される実施形態は、完全であること、あるいは、開示されるまさにその発明の範囲を限定するよう理解されることを意図していない。
【００１５】
本発明は、コンピューター内のデータビット上のアルゴリズム及び操作に関して、本明細書に記載される。データビット上のアルゴリズムおよび操作の用語で発明を記載することは、当業者の間での一般的な使用の理由を第一に考慮する上で、便利であることがわかった。しかしながら、これらの用語及び類似する用語は、適切な物理的要素に関連付けられているとともに、これらの物理的要素に対して適用される単に便利な標識である。本明細書において、特に記載しない限り、あるいは記載から明白でない限り、「providing」（提供する）、「assigning」（割り当てる）、「using」（使用する）、 「converting」（変換する）、「transmitting」（送信する）、「calculating」（計算する）、「determining」（決定する）、「processing」（処理する）、「selecting」（選択する）、 「sending」（送信する）、 「receiving」（受信する）、「predicting」（予測する）、「confirming」（確認する）又は「computing」（計算する）あるいは類似する用語は、自動的に、即ち人を介在することなく、これらの動作を実行するコンピュータデバイスの動作を示す。
【００１６】
図面、特に図１を参照するにおいて、本発明の通信方法とともに使用するのに適した無線ネットワーク（２０）の１つの実施形態に示される。ネットワーク（２０）は、ベースステーション、すなわちハブ（２２）、複数のセンサー（２４１）（２４２）・・・（２４ｎ）、サイレン（２６）、キーホブ（２８）及びキーパッド（３２）を含む制御パネル（３０）を含む。図１で破線により示されるように、センサー（２４１−ｎ）サイレン（２６）及びキーホブ（２８）は、ハブ（２２）と無線で通信されるが、制御パネル（３０）は、ハブ（２２）と配線で接続される。
【００１７】
ベースステーション（２２）及び制御パネル（３０）は、家庭用交流電流により駆動し、センサー（２４１）、（２４２）・・・（２４ｎ）、サイレン（２６）及びキーホブ（２８）は、バッテリーで駆動される。センサー（２４ｌ）（２４２）・・・（２４ｎ）、サイレン（２６）及びキーホブ（２８）に関し、ベースステーション（２２）は、制御パネル（３０）への出入り口であり、これによりユーザは、システムとの相互作用するために用いることが可能である。１つの実施形態において、ネットワーク（２０）は、無線ローカルセキュリティネットワーク（ｗＬＳＮ：ｗｉｒｅｌｅｓｓ  Ｌｏｃａｌ  Ｓｅｃｕｒｉｔｙ  Ｎｅｔｗｏｒｋ）システムの形態であり、該システムは、無線侵入及びアラームシステムである。
【００１８】
本発明のプロトコルの動作は、送信者ノード、すなわち送信するメッセージを有するノードにより行なわれる工程、及び受信者ノード、すなわち受信者ノードのタスクは、これらの送信されたメッセージを収集することであるが、該ノードにより行なわれる工程に分けられる。例えば、センサー（２４）は、送信者ノードであり、ハブ（２２）は、受信者ノードである。しかしながら、本発明の範囲内において、特定のアプリケーションに応じて、あらゆるノードが、送信者ノード、受信者ノード又は送信者ノード及び受信者ノードの両方であってもよいと理解されたい。送信者−受信者の対のノード間における１のデータパケット及び該データパケットの確認を交換するために、時間が割り当てられ、各タイムスロットが用いられる。ネットワークにおける全てのノードが、互いに同期される。例えば、同期プロトコルは、システムにおけるネットワーク全体のクロックの維持に関与する。ネットワークの同期を維持させるための容易であるが、効率的な方法は、ベースステーション（２２）などの中央ノードから全てのノードへとタイムビーコンメッセージ（time beacon message)を定期的に送信することである。
【００１９】
上述されるように、無線ネットワーク（２０）のノードが時間ドメインにおいて同期されていると考えられる。時間同期に伴い、ノードはフレームベースの方法で、互いに通信する。通信は、フレームごとにスケジュールされ、各ノードはフレームカウンターを維持する。各フレームは、スライスされるか、または多数のタイムスロットに分離される。ノードは、その割り当てられたタイムスロットの間にのみ、送信することが可能である。ノードから送信されたデータは、１または多数の受信者ノードを有する。同様に、ノードは、前もって定義されたタイムスロットの間にのみ、他のノードからデータを受信する。より一般的に、操作に関連付けられた通信は、ノードの前もって割り当てられたタイムスロットの間に、実行される必要がある。
【００２０】
時間ドメインにおける、フレームフォーマットの１つの特定の実施形態は、図２で示される。機能１スロットは、ヘッダ情報にもちいられ、機能２スロットは、ペイロード情報に用いられ、機能３スロットは、認識に用いられる。１からnの各々のノードは、機能２スロット中のそれぞれのタイムスロットに割り当てられ、ペイロード情報を他のノードに送信する。
【００２１】
無線ネットワーク（２０）において、管理及びリンクモニタのパケットなどの制御パケットは、ノード／ネットワークの適切な機能を確認／モニタするために、ノード間で周期的に交換される。これらのパケットは、前もってスケジュールされた時間に、一般的に周期的に送信される。悪意のある攻撃を回避するために、これらのパケットは認証情報を有する。一般的に、これらのパケットは、図3に示される以下のフィールドを有する:フレーム制御フィールド(FCF)、ネットワークＩＤ(NID)、シーケンス番号(Ｓｅｑ．＃)、ソースアドレス(Ｓｒｃ．Ａｄｄｒ．)、宛先アドレス(Ｄｅｓｔ．Ａｄｄｒ．)、データペイロード(Ｄａｔａ  Ｐａｙｌｏａｄ)、巡回冗長検査(ＣＲＣ)およびメッセージ認証コード(ＭＡＣ)。
【００２２】
これらの制御パケットはネットワーク（２０）の適正操作に必要とされる。制御パケットは、ネットワーク（２０）における通信の大部分を構成し、エネルギー消費を支配し、ネットワーク寿命に対する巨大な影響を及ぼす。
【００２３】
そのようなパケットのフォーマットおよび送信時間は、ネットワーク中であらかじめスケジュールされている。また、受信者は送信者からいつパケットを予期するかを理解する。さらに、データペイロードは、通常パケット全長の一部分である。ビルセキュリティ、産業制御及び自動車ネットワークを含む広範囲の無線ネットワークの適用のために、パケットデータペイロードは、１又は２バイトであり、該１又は２バイトは、他のパケット制御オーバーヘッドと同一の大きさ又はそれより小さく、フレーム制御フィールド（１−２バイト）、ネットワークＩＤ（１−２バイト）、ソースアドレス（１−２バイト）、宛先アドレス（１−２バイト）、シーケンス番号（１−２バイト）、ＣＲＣ（１−２バイト）及びＭＡＣ（２−４バイト）を含む。このような状況の場合、パケットペイロードコンテンツは、受信者ノードにより相当予測可能である。
例えば、監視パケットの場合、親ノードは、特定の時間に監視パケットを子ノードから受信する事実は、監視の成功したことを示す。したがって、監視パケットのデータペイロードは、０である、あるいは空である、そして、監視パケットを示すＦＣＦを有する残りのデータフィールドは、監視パケットの目的を提供するのに十分である。
【００２４】
上述の状態に基づき、本発明の方法は、以下に述べられる工程を介して、無線ネットワーク（２０）において、制御情報通信の容量を減少させる。第１に、全ての制御パケットは、特定の送信者ノード及び受信者ノードとの間の一定の時間で送信するようにスケジュールされる。第２に、スケジュールされた通信時間が近づくと、送信者ノードは認証モジュールへと全体の制御パケットを供給し、メッセージ認証コード(MAC)を計算する。その後、送信者ノードは元のパケットを破棄し、送信者ノードの割り当てられた受信者へと計算されたMACのみを送信する。第３に、スケジュールされた通信時間に達する前に、受信者ノードは、予期されたパケットのコンテンツを導出する、推測する、又は予測する。予期されたパケットのコンテンツの予測は、例えば、以前のパケット通信の受信者ノードの知識、以前のパケット通信でのパターン、予期されたパケットのコンテンツを既知情報に関連付ける参照テーブルのコンテンツ、予期されたパケットのコンテンツを既知情報に関連付ける式、及び／又は予期されるパケットが受信される状況に基づいている。すなわち、受信者ノードは、FCF、ネットワークＩＤ、シーケンス番号、送信者アドレス(Sender Address)、受信者アドレス(Receiver Address)、データペイロード及び／又は予期されたパケットのＣＲＣのコンテンツを導出する、又は推測する。本発明の範囲は、受信者ノードが予期されたパケットのコンテンツに関して、情報に基づいて予測する又は推測をするあらゆる技術を含む。
【００２５】
受信者ノードはその最善の推測を確認する、あるいは今後受信するデータパケットの予期されるコンテンツを導出してから、受信者ノードは、送信者ノードが実行する同一の認証アルゴリズムを実行する。認証アルゴリズムの出力または結果として、受信者ノードは、制御データパケットの他のフィールドの受信者ノードの最善の推測／導出に基づいて、予期されるパケットのＭＡＣを計算又は取り出す。
【００２６】
データパケットにおいて予期される、複数の（しかしまだ計測可能である、又は決定可能である）考えられるデータペイロードが存在する場合、予期されるパケットのコンテンツを導出又は推測する工程、及び予期されるパケットのＭＡＣを計算又は取り出す工程は、反復して実行される又は繰り返され、全て合理的に予期されたＭＡＣを得る。すなわち、データパケットにおいて含まれている相当の可能性を有する全てのデータペイロードに対応する様々なＭＡＣが計算又は取り出される。1つの実施形態において、それぞれのMACは、しきい確率値（threshold probability value)よりも高い可能性を有する各データペイロードのために計算されるあるいは取り出される。
【００２７】
中央処理ユニット（ＣＰＵ）が作動していない場合、スケジュールされたパケット送信時間の前に、計算の上述工程の全ては、受信者ノードにより実行される。スケジュールされたパケット送信時間の前にこれらの計算工程を実行することで、受信者ノードによるパケットを受領してからすぐに、受信者ノードによりパケットの適時の認識を確実にする。
【００２８】
スケジュールされた時間にメッセージを受け取ると、受信者ノードは、ＭＡＣのみである、送信者ノードから受信されたメッセージを、受信者ノードがローカルで計算したＭＡＣと比較する。送信者ノードから受信されたＭＡＣと、受信者ノードにより計算されたＭＡＣとの間の一致は、予期されたパケットの「受信」に成功していることを示す。すなわち、受信者ノードにより計算されるＭＡＣが送信者ノードから受信されるＭＡＣと同一である場合、送信されたＭＡＣに関連付けられたデータパケットの実際の差は、受信者ノードにより決定されたデータパケットの導出された、推測された、又は推定される差と同一である。全てのデータパケットのこのような一致が生じる場合、ＭＡＣの一致により示されるように、連続的動作が、受信者ノードにより、使用しているネットワークプロトコルに応じて行われる。
【００２９】
しかしながら、一致する箇所が存在しない場合、すなわち送信者ノードから受信したＭＡＣと、受信者ノードにより計算されたＭＡＣとの間に、不一致が存在する場合、データ通信エラー又は生じ得る外部の送信者による悪意の通信が示される。また、受信者ノードが、送信された実際のデータパケットのコンテンツを推測するのに失敗することもまた考えられ、したがって、実際のＭＡＣと一致した対応するＭＡＣを計算しなかった。この場合、受信者ノードは、認識シグナルを保持する、又は、送信者ノードに対して、メッセージが成功して受信されなかったことを知らせる。その後、送信者ノードは、データパケットのＭＡＣ部分のみを受信者ノードに送信する代わりに、完全なデータパケットを受信者ノードに送信することで、応答する。
【００３０】
受信者ノードがスケジュールされた時間に、任意のメッセージを受信しない場合、通信エラー、ノードの機能障害、又はシステム崩壊が示される。これを受けて、受信者ノードは、使用されるネットワークプロトコルに応じて、連続した動作を実行する。
【００３１】
本発明は、制御パケットにより、又は制御パケットの形態で生成されるネットワークトラフィックを相当減少させる。これは、次に、バッテリー駆動のノードのエネルギー消費を減少させ、これにより、これらのノードの寿命を延長する。
【００３２】
本発明は、情報が１つのノードから他のノードへと、時分割多重アクセス（TDMA)の方法で、１つのノードから他のノードへと送信される無線ネットワークにおいて、用いられる。本発明は、ビルのセキュリティ、自動車及び産業システムの適用に対して特に有益である。
【００３３】
本発明によると、送信者ノードは、全体のデータパケットの代わりに、生成されたＭＡＣを送信する。受信者ノードは、実際にメッセージを受信する前に、制御パケットのコンテンツを予測し、生成する。受信者ノードは、実際にメッセージを受信する前に、予測されたコンテンツに基づいて、ＭＡＣを計算する。受信者ノードは、受信されたＭＡＣを、予測されたＭＡＣと比較する。「一致」は、予測されたコンテンツを有する、正当な送信者からの成功したパケット送信を示す。「不一致」は、データ通信エラー、外部の送信者からの生じ得る悪意のある通信、又は受信者ノードによるＭＡＣの予測失敗を示す。
【００３４】
本発明の通信方法（４００）の１つの実施形態は、図４において示される。第１工程（４０２）において、情報のデータパケットを有する送信者ノードが、提供される。データパケットは、少なくとも一つの第１フィールド及び少なくとも一つの第２フィールドを含む。第２フィールドは、少なくとも一つの第１フィールドの実際のコンテンツに応じたコンテンツを有する。例えば、図１に示される実施形態において、送信者ノード（２４）は、図３に示される情報のデータパケットを有する。図３におけるデータパケットは、第１フィールドＦＣＦ、ＮＩＤ、Ｓｅｑ．＃，Ｓｒｃ．  Ａｄｄｒ．，Ｄｅｓｔ．Ａｄｄｒ．，データペイロード及びＣＲＣを含む。データパケットは、またＭＡＣの形態で、第２フィールドを含む。ＭＡＣのコンテンツは、計算のインプットとして使用される第１フィールドのコンテンツを用いて計算される。
【００３５】
次の工程（４０４）において、データパケットの第２フィールドのコンテンツが、送信者ノードから受信者ノードへと送信される。すなわち、MACは、無線で送信者ノード（２４）から受信者ノード（２２）へと送信される。
【００３６】
次に、データパケットの第２フィールドのコンテンツが受信者ノードにより受信される前に、工程（４０６）において、受信者ノードは、データパケットの第１フィールドの実際のコンテンツを予測するのに用いられる。予測は、以前の通信の受信者のノード、参照テーブル及び／又は式による知識に基づいている。特に、受信者ノード（２２）は、第１フィールドＦＣＦ、ＮＩＤ、Ｓｅｑ．♯、Ｓｒｃ．Ａｄｄｒ．、Ｄｅｓｔ．Ａｄｄｒ．、データペイロード及びＣＲＣのそれぞれのコンテンツを予測する。予測は、ＭＡＣが受信者ノード（２２）により受信される前に、行われる。受信者ノード（２２）は、以前の通信又は第１フィールドの以前のコンテンツ、既知の情報を第１フィールドの値に関連付ける参照テーブル、及び／又は既知の情報を入力として有するとともに、第１フィールドの値を出力として有する式の知識に基づいた予測を土台にしている。
【００３７】
次の工程（４０８）において、受信者ノードは、第１フィールドの予測されたコンテンツに基づいてデータパケットの第２フィールドのコンテンツを計算するのに用いられ、第２フィールドのコンテンツは、第２フィールドの送信されたコンテンツが受信者ノードにより受信される前に計算される。例えば、受信者ノード（２２）は、第１フィールドの予測されたコンテンツに基づいて、データパケットのＭＡＣを計算する。受信者ノード（２２）は、送信されたＭＡＣが受信者ノード（２２）により受信される前に、ＭＡＣを計算する。
【００３８】
最後の工程（４１０）において、第１フィールドの予測されたコンテンツは、第１フィールドの実際のコンテンツと同一であることが確認される。確認工程は、第２フィールドの計算されたコンテンツを、第２フィールドの送信されたコンテンツと比較する工程を含む。例えば、受信者ノード（２２）は、計算されたＭＡＣを、送信されたＭＡＣと比較する。計算されたMACが送信されたＭＡＣと一致する場合、受信者ノードが正確に、第１フィールドＦＣＦ、ＮＩＤ、Ｓｅｑ．＃、Ｓｒｃ.  Ａｄｄｒ．、Ｄｅｓｔ．Ａｄｄｒ．、データペイロード及びＣＲＣを正確に予測することを受信者ノードは推測する。しかしながら、計算されたＭＡＣは、送信されたＭＡＣと一致しない場合、受信者ノードは、受信した第１フィールドのコンテンツを正確に予測しなかったことを、受信者ノードが推測する。このような不一致は、実際のＭＡＣをエラーが生じない方法で実際のＭＡＣの送信に失敗したこと、ネットワークの外側で送信者により悪意のあるＭＡＣ送信したこと、又は受信者ノードが第１フィールドのコンテンツの生じ得る値を予測することに失敗したことが原因である。訂正工程は、ネットワークにおいて用いられるプロトコルに基づいているが、１の考えられる訂正工程は、送信者ノードから受信者ノードへと全てのデータパケットを送信することである。
【００３９】
本発明は、例示的な構造を有するように記載されるが、本発明は、本開示の精神及び範囲内で、さらに修正される。したがって、本出願は、一般的原則を用いて、本発明のあらゆる変形、使用又は適用を含められることを意図されている。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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